中國傳統文化對天的崇拜源遠流長，自先秦時代已經形成完成的體系，並深入各個階層。而且中國一直是農耕社會，一部準確的歷法對農耕社會的經濟生活影響重大。所以在中國，天文歷算特別受重視，12世紀之前，中國天文學一直處於世界領先地位。但13世紀後，中國逐漸被阿拉伯人所超過。
元代天文學家郭守敬將中國傳統曆法大統歷與伊斯蘭曆法（中國稱回回曆）結合編制授時歷，使用達一個世紀以上。
在元朝滅亡後，莫羨在《回回天文學在中國的興盛與衰落》一文中介紹，明朝對伊斯蘭天文學給予充分肯定和重視，在元代回回司天監的天文學家仍委以重任。洪武年間定都南京後，明太祖朱元璋將這些天文學家包括黑的兒、阿都刺、鄭阿里等人調往南京，明成祖朱棣掌權後建都北京，又命大批欽天監人員去北京赴任。回回天文不斷中西交流，特別是回回曆中的五星淩犯，日月交食始終應驗，故回回曆在明代一直擁有較高的官方地位。
此外，明代統治者也在西域廣泛招募天文學家，如馬德魯丁、伍儒等人，明政府對這些天文學家給予官職、住房和永久免除徭役等優待政策。洪武二年來華的阿拉伯人馬德魯丁與其子馬沙亦黑、馬哈麻來到南京後，皆任欽天監職務。馬沙亦黑與馬哈麻同被授予“回回大師”稱號。其中馬沙亦黑在天文曆法方面貢獻甚多，被朱元璋譽為“不朽之智人”。中亞撒馬爾罕人伍儒於1369年（洪武二年）來華，授職欽天監刻漏科，供職達50餘年，歷五世皆世其官，定居南京淨覺清真寺旁。
朱元璋曾言“西域推測天象最精，其五星緯度又中國所無”。在制度上，明代保留了元代回回司天監的建制。1368年改太史院為司天監，1370年改司天監為欽天監，1385年在回回司天監下新設南京雨花臺觀星臺（使用的均為元代回回司天臺的儀器），1398年將回回司天監取消、其職司統歸欽天監回回曆科，由伊斯蘭天文學家主持，基本上採取世襲制，確立了官方天文機構中大統歷、回曆雙軌制。
14世紀，西方文藝復興後，伊斯蘭天文學水平逐漸被西方天文學趕超，前往中國傳教士同樣將這些先進的科學知識帶來。
1610年，欽天監預測天象有誤，明廷決定調用懂西洋曆法的人士參與修訂曆法工作。1629年6月21日發生日食，欽天監根據《大統歷》的推算預報發生錯誤，與天主教傳教士利瑪竇交好並且入教的禮部侍郎徐光啟依據西方曆法卻做出了正確的預報，因此崇禎皇帝批准了奏請開局改歷的請求。
1644年，清軍入關後，留在北方的天主教傳教士如湯若望選擇為清廷服務，製造望遠鏡、日晷、繪了地圖連同修改了的歷書進呈新皇帝。湯若望預先推算了1644年農曆八月初一的日食，給出了日食初復時刻。
李海榮在《湯若望與中西曆法之爭》一文中寫道，在日食當天，清廷命人驗證，結果按舊有大統歷與回回曆分別差二刻和四刻，而湯若望推算的分釐不差。這一事實使西曆取信於清廷並將湯若望進獻的新曆（即修改的崇禎歷）改名《時憲曆》，頒佈後一直沿用到民國初年。湯若望本人也因此取得朝廷的信賴，被封為欽天監正，至1658年，順治對他加一品封典。年幼的順治帝對於比他年長53歲的這位西洋官員親切地稱為“瑪法”（滿語為可敬的爺爺）。
順治親政後，連續加封湯若望為太僕寺卿、太常寺卿、通政使等職務，並賜其“通玄教師”的尊號，地位相當於國師。利益損失最大的就是欽天監回回科官員，秋官正吳明炫曾於1657年舉劾湯若望有天算錯誤，經驗證是他自己有誤，被治以“詐不以實”之罪，險些處死，在相當長的一段時間內，朝官再無人敢攖鋒抗辯。
然而，對湯若望的攻擊沒有停止。清朝學者楊光先對西方知此表示懷疑，而且天主教徒李祖白在其著作《天學傳概》提出中華文化西來說，引發楊光先對天主教的強烈反感，寫《摘謬論》、《辟邪論》等文章加以駁斥，並屢次上疏稱湯若望等妄言惑眾、意圖謀反，必須將天主教信徒“人其人，火其書，廬其居。”他表示：“寧可使中夏無好曆法，不可使中夏有西洋人。”在順治的庇護下，天主教並沒有受到衝擊。
康熙帝即位後，鰲拜、索尼、遏必隆、蘇克沙哈等四大顧命大臣執政，楊光先上書攻擊湯若望等人，說西洋理論荒謬。此外，他認為董鄂妃和順治相繼升遐死是因為湯若望掌管的欽天監為他們夭折的兒子榮親王所擇的出殯日期和墓地方向均不吉利，犯了殺忌而造成的，湯若望等人罪同弒君。
1665年，議政王等定讞，判決湯若望處決，南懷仁流放；欽天監中與傳教士合作的中國官員如李祖白等亦處死，史稱“康熙曆獄。”然而就在審判的最後關頭，北京接二連三地出現了異象。天空先是出現了彗星，這在古人看來是極大的不祥之兆，而後京城又發生了地震，皇宮也著了火。最後，還是在順治的母親孝莊太后的干預下，湯若望和僕人才得以釋放，而其他5名中國官員依舊被判處死刑。
曆獄後，楊光先被任命為欽天監監副。楊光先只知歷理，不明歷數，並非曆法方面的專家，以外行來領導欽天監這一專業性極強的工作，顯然無法勝任。楊光先被提升為欽天監監正後，只得接著引薦吳明烜為欽天監監副，由其負責推算，複用元、明的授時曆法。
但毫無改進的回回曆在實際應用中錯誤頻出，康熙親政後直接介入中西曆法之爭。《中西曆法的三次“較量”》一文指出，1669年，康熙讓楊光先、吳明烜與南懷仁進行辯論，楊、吳二人拒不讓步。南懷仁建議用驗測日影的方法來判斷孰是孰非，康熙給予批准並親自參加了測試，經過三天的檢測，結果證實南懷仁的推測準確無誤。康熙當即下令讓南懷仁等重新檢驗皇曆，把其中的不當之處改正。為了慎重起見，康熙再一次命南懷仁、吳明烜等當著文武百官的面用儀器對皇曆的錯誤一一進行核實，結果“南懷仁測驗，與伊所指儀器，逐款皆符；吳明烜測驗，逐款皆錯。”
據此，康熙任命南懷仁為欽天監監正，為湯若望恢復名譽，將吳明烜革職，楊光先本應處斬，家屬當流放到寧古塔，但念其年事已高，從寬發落，遣回原籍。清廷停用大統歷複用時憲曆，影響中國天文學近千年之久的回回天文學和回回曆正式退出中國官方舞臺。
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